近日来，北美地区极端高温已导致700余人死亡；欧洲中西部地区的强降雨引发罕见洪水已造成至少164人死亡；中国河南千年一遇的强降雨引发大规模洪水已致120多万人受灾。极端气候事件频繁出现，是大自然向人类敲响的警钟。然而，全球变暖不仅加剧了气候系统的不稳定性，也对陆地生态系统产生着深远影响。
冻土作为陆地生态系统重要的组成部分，其面积约占全球陆地总面积的50%。在全球气候变化背景下，全球冻土正在持续地消融和退化，不仅增加了生物安全的风险，也会释放大量温室气体从而进一步加剧全球变暖，因此深刻影响着人类的生存环境和可持续发展。
然而，目前对全球冻土的时空演变和驱动机制仍缺乏较为全面的认识。近期一项研究结果表明，在土壤冻结时间推迟和消融时间提前的共同影响下，近40年北半球表层土壤冻结的持续时间和面积显著减少，而温度和积雪等因素起着关键作用。该研究可为准确评估和预测北半球土壤冻融格局变化及其生态环境效应提供重要支撑。
全球气候变化不仅加剧了两极和高山的冰川消融过程，也对全球陆地生态系统产生着深远影响。冻土作为陆地生态系统重要的组成部分，其不仅分布面积广，而且是气候变化的灵敏“指示器”，同时也蕴藏着丰富的微生物和有机质资源，在全球生物安全和气候变化等领域发挥着重要作用。
通常而言，冻土随着季节变化而发生周期性的冻融循环，称为季节冻土；如果多年处于冻结状态的土层，则称为多年冻土。而多年冻土又可分为上下两层，上层是“冬冻夏融”或者“夜冻昼融”的活动层，下层是多年冻结不融的永冻层。因此，解析土壤冻融循环的时空演变对于理解气候变化背景下陆地生态系统的生物地球化学循环等关键过程至关重要。
随着全球气候变暖，冻土的退化和冻融格局的变化不仅会释放大量温室气体从而进一步加剧气候变暖，也会影响生态水文特性和植被物候及生产力，甚至会释放出古病毒和病原微生物加剧全球生物安全的风险，从而深刻影响着人类的生存环境和可持续发展。然而，目前对土壤冻融过渡状态等关键过程的重要性仍缺乏较为全面的认识，并且在全冻土的时空演变和驱动机制等方面仍不明晰。
最近，中国科学院生态环境研究中心傅伯杰院士团队采用多源遥感数据融合和归因分析等方法，详细刻画了1979-2017年北半球土壤冻融循环的时空格局及热点地区和关键驱动因子。
研究结果显示，近40年来北半球土壤冻结的持续时间和年平均面积分别以每年0.13±0.04天和4.9×104 km2的速率显著减少，这主要是由于土壤开始冻结的时间以每年0.1±0.02天的速率显著推迟，而冻结结束的时间和开始融化的时间分别以每年0.21±0.02天和0.15±0.03天的速率显著提前，尤其是在北美洲南部和亚欧大陆的大部分地区。
此外，该团队将前人研究中的非冻结状态进一步细分为融化状态和过渡状态。过渡状态是指由于昼夜温差等原因而出现频繁冻融交替的状态，常发生在秋冬交替和冬春交替等时期。在此期间，土壤的理化性质和微生物活性均会发生剧烈变化，从而对关键元素的生物地球化学循环过程产生深远的影响。
总结和展望：虽然冻土一般分布在中高纬度和高海拔地区，但是与我们的生活息息相关。在全球气候变化背景下，冻土持续地消融和退化可能使得“新气候”时代加速到来。该研究发现了近40年北半球表层土壤冻结的持续时间和面积显著减少，识别了土壤冻融格局变化的热点地区和关键时期，并强调了温度和积雪等因素在其中的驱动作用，有助于更好地理解未来全球冻土的演化过程和趋势。
然而，冻土的持续退化仅仅是全球气候变化的一个方面，随着近年来全球暴雨洪涝、高温热浪和持续干旱等极端气候事件的频率和强度显著增加，我们不仅要科学地应对和适应气候变化，更需要采取切实可行的减排增汇措施来减缓未来气候变化，从而实现与自然和谐共生。